Nghiên cứu xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật trên đồng ruộng bằng phương pháp lý hóa

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐỖ XUÂN THỌ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BAO BÌ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRÊN ĐỒNG RUỘNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ HÓA Chuyên ngành: Khoa ho ̣c môi trường Mã số: 8440301 Người hướng dẫn khoa học: TS Trịnh Quang Huy NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2018 Tác giả luận văn Đỗ Xuân Thọ i LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hiêṇ luận văn, ngồi sự cớ gắng của bản thân tơi đã nhâ ̣n đươ ̣c rấ t nhiề u giúp đỡ, bảo tận tình thầy giáo; Sự giúp đỡ gia đình, đồng nghiệp bạn bè Nhân dịp này, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Trịnh Quang Huy toàn cán bộ, giảng viên Khoa Môi trường – Học Viện Nông nghiệp Việt Nam bạn sinh viên, người trực tiếp hướng dẫn tơi thực đề tài tận tình truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tơi q trình học tập, nghiên cứu cơng tác Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2018 Tác giả luận văn Đỗ Xuân Thọ ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ix THESIS ABSTRACT xi PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT 2.1.1 Khái niệm hóa chất bảo vệ thực vật 2.1.2 Tính chất số nhóm HCBVTV sử dụng nơng nghiệp 2.1.3 Tác hại hợp chất bảo vệ thực vật môi trường người 10 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TỒN DƯ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT 14 2.2.1 Phá huỷ hồ quang, plasma 14 2.2.2 Phương pháp thuỷ phân 14 2.2.3 Phương pháp oxy hoá (ở nhiệt độ thấp) 14 2.2.4 Phương pháp chiết 15 2.2.5 Phương pháp oxy hố khí ướt 15 2.2.6 Phương pháp oxy hoá (ở nhiệt độ cao) 15 2.3 TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH OXY HĨA NÂNG CAO 16 iii 2.3.1 Khái niệm tác nhân oxi hóa nâng cao *OH trình oxi hóa nâng cao sở *OH 16 2.3.2 Đă ̣c điể m quá trı̀nh oxi hóa Fenton 20 2.3.3 Đă ̣c điể m quá trı̀nh Quang Fenton 24 PHẦN ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 27 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 27 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 27 3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 27 3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27 3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 3.4.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 27 3.4.2 Phương pháp thu mẫu bao bì HCBVTV 28 3.4.3 Phương pháp ước tính lượng bao bì HCBVTV phát sinh đồng ruộng 28 3.4.4 Phương pháp phân loại xác định đặc tính HCBVTV 29 3.4.5 Phương pháp bố trí thí nghiệm 29 3.4.6 Phương pháp phân tích 33 3.4.7 Phương pháp xử lý số liệu 33 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI TẠI XÃ LIÊN HÀ VÀ XÃ BỒNG LAI 34 4.1.1 Xã Liên Hà 34 4.2.1 Xã Bồng Lai 36 4.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, QUẢN LÝ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TẠI HAI ĐỊA PHƯƠNG 38 4.2.1 Tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật 38 4.2.2 Tình hình quản lý 43 4.2.3 Nguy môi trường sức khỏe người 44 4.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ VÀ ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CỦA PHẢN ỨNG OXY HÓA BẰNG UV-FENTON 48 4.3.1 Nghiên cứu thời gian rửa tối ưu để thu hồi tồn dư thuốc BVTV 48 iv 4.3.2 Nghiên cứu thời gian xử lý hiệu phản ứng oxy UV-Fenton 50 4.3.3 Nghiên cứu tỷ lệ Fe2SO4/H2O2 thích hợp, hiệu xử lý tối ưu 51 4.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ BAO BÌ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRÊN ĐỒNG RUỘNG 61 4.4.1 Nguyên lý giải pháp 61 4.4.2 Đối tượng áp dụng 61 4.4.3 Quy trình cơng nghệ xử lý 61 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 5.1 KẾT LUẬN 65 5.2 KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường FAO Tổ chức Nông nghiệp Lương thực Liên hợp Quốc BVTV Bảo vệ thực vật CTTN Cơng thức thí nghiệm CN Cơng nghiệp vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thời gian tồn lưu nhóm hóa chất bảo vệ thực vật 12 Bảng 2.2 Phân loại độ bền hóa chất bảo vệ thực vật theo thời gian tồn lưu .13 Bảng 2.3 Tình hình sử dụng hóa chất BVTV Việt Nam gần 13 Bảng 2.4 Các q trình oxi hóa nâng cao dựa vào gốc hydroxyl *OH .18 Bảng 2.5 Các phản ứng chủ yếu trình Fenton 21 Bảng 3.1 Cơng thức thí nghiệm xác định thời gian ngâm mẫu tối ưu 31 Bảng 3.2 Cơng thức thí nghiệm xác định hiệu phương pháp xử lý có đèn UV phương pháp UV-Fenton 32 Bảng 3.3 Cơng thức thí nghiệm xác định tỉ lệ CFe2+ / CH2O2 thời gian hiệu phản ứng oxy hóa UV-Fenton .33 Bảng 4.1 Một số loại thuốc BVTV sử dụng xã Liên Hà 40 Bảng 4.2 Tính độc số loại thuốc BVTV sử dụng xã Liên Hà 41 Bảng 4.3 Một số loại thuốc BVTV sử dụng xã Bồng Lai 42 Bảng 4.4 Phân loại thuốc bảo vệ thực vật theo nhóm hợp chất 46 Bảng 4.5 Thời gian tồn lưu mơi trường số nhóm thuốc BVTV 48 Bảng 4.6 Giá trị COD (mg/l) mẫu khoảng thời gian ngâm .49 Bảng 4.7 Giá trị vài thông số mẫu nước ngâm bao bì thuốc BVTV 49 Bảng 4.8 COD thí nghiệm xử lý có đèn UV UV-Fenton khoảng thời gian khác .50 Bảng 4.9 Ảnh hưởng tỷ lệ FeSO4/H2O2 đến xu hiệu suất trình xử lý hệ phản ứng UV-Fenton 52 Bảng 4.10 Ảnh hưởng tỷ lệ FeSO4/H2O2 đến hiệu suất xử lý COD .53 Bảng 4.11 Kiểm định sai khác CTTN với giá trị COD .54 Bảng 4.12 Sự thay đổi Cl- CT tỷ lệ qua thời gian xử lý 55 Bảng 4.13 Kiểm định sai khác CTTN với giá trị Cl- 56 Bảng 4.14 Sự thay đổi NO3- CT tỷ lệ qua thời gian xử lý 57 Bảng 4.15 Kiểm định sai khác CTTN với giá trị NO3- 58 Bảng 4.16 Sự thay đổi PO43- CT tỷ lệ qua thời gian xử lý .58 Bảng 4.17 Kiểm định sai khác CTTN với giá trị PO43- .59 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Tác hại hóa chất BVTV người 11 Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị thực phản ứng UV-Fenton 30 Hình 3.2 Hệ thống thiết bị xử lý thực phản ứng quang Fenton 30 Hình 4.1 Cơ cấu trồng nơng nghiệp xã Liên Hà (trái) Bồng Lai (phải) 39 Hình 4.2 Tỷ lệ số lượng loại thuốc BVTV phân loại theo mục đích sử dụng hai xã Liên Hà Bồng Lai 40 Hình 4.3 Khối lượng nhóm thuốc BVTV sử dụng Liên Hà/năm(kg) 42 Hình 4.4 Khối lượng nhóm thuốc BVTV sử dụng Bồng Lai/năm(kg) 43 Hình 4.5 Khối lượng bao bì thuốc BVTV phát sinh địa bàn hai xã/năm 45 Hình 4.6 Các bao bì, chai lọ thuốc bảo vệ thực vật vứt bỏ đồng ruộng 45 Hình 4.7 Hiệu xử lý COD thí nghiệm sử dụng UV UV-Fenton 51 Hình 4.8 Ảnh hưởng tỷ lệ FeSO4/H2O2 đến hiệu suất xử lý COD .53 Hình 4.9 Sự thay đổi Cl- CT tỷ lệ qua thời gian xử lý 55 Hình 4.10 Sự thay đổi NO3- CT tỷ lệ qua thời gian xử lý 57 Hình 4.11 Sự thay đổi PO43- CT tỷ lệ qua thời gian xử lý .59 Hình 4.12 Sự thay đổi hiệu suất xử lý (a), nồng độ Cl- (b), nồng độ NO3- (c), nồng độ PO43- (d) công thức tỷ lệ nồng độFe2SO4/H2O2 theo thời gian 60 Hình 4.13 Đề xuất mơ hình xử lý bao bì tồn dư thuốc BVTV đồng ruộng .61 Hình 4.14 Bể ngâm bao bì hóa chất BVTV 62 Hình 4.15 Buồng phản ứng 63 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Đỗ Xuân Thọ Tên luận văn: Nghiên cứu xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật đồng ruộng phương pháp lý hóa Chun ngành: Khoa học Mơi trường Mã số: 8440301 Cơ sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá thực trạng sử dụng, thu gom quản lý bao bì hóa chất bảo vệ thực vật hai địa phương xã Liên Hà xã Bồng Lai - Lựa chọn điều kiện thích hợp trình quang Fenton xây dựng quy trình xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật đồng ruộng - Xây dựng mơ hình cơng nghệ thiết bị xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật áp dụng đồng ruộng Các phương pháp nghiên cứu sử dụng - Phương pháp thu thập nghiên cứu tài liệu thứ cấp - Phương pháp điều tra thực địa - Phương pháp bố trí thí nghiệm - Phương pháp xử lý số liệu Các kết Xã Liên Hà, huyện Đơng Anh, thành phố Hà Nội xã Bồng Lai, huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh hai địa phương có lượng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật mức cao Tuy nhiên,việc quản lý thu gom sử dụng thuốc BVTV hai địa phương chưa quan tâm Bao bì thuốc bảo vệ thực vật sau sử dụng bị bỏ lại đồng ruộng chưa có bể thu gom ý thức người dân cịn Thí nghiệm thử nghiệm ngâm mẫu bao bì có chứa tồn dư thuốc BVTV cho hiệu thời gian ngâm Thời gian hiệu trình xử lý chất hữu mẫu nước ngâm bao bì thuốc BVTV giờ.Mẫu nước thải chứa hợp chất hữu tồn dư bao bì thuốc BVTV thu có giá trị COD đạt 540 mg/l, Cl- =7.1 mg/l, NO3-= 3.33 mg/l, PO43-=0.1mg/l pH=7.7 Tiến hành xác định tỷ lệ nồng độ Fe2SO4/H2O2 hệ phản ứng UV-Fenton điều kiện nhiệt độ phòng, pH=3, bước sóng đèn UV 254nm cho thấy hiệu cao ix 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 ... trình xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật đồng ruộng - Xây dựng mơ hình cơng nghệ thiết bị xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật áp dụng đồng ruộng 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Nước... thuốc bảo vệ thực vật đồng ruộng - Xây dựng mô hình cơng nghệ thiết bị xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật áp dụng đồng ruộng Các phương pháp nghiên cứu sử dụng - Phương pháp thu thập nghiên cứu. .. hình cơng nghệ xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật đồng ruộng địa phương PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÓA CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT 2.1.1 Khái niệm hóa chất bảo vệ thực vật Theo Tổ